Базовый критерий компоновки

Данный критерий устанавливает формальное взаимное соответствие (взаимосвязь, зависимость) между параметром K_i, характеризующим уровень схемной завершенности устройства, и функциональным объемом M_i на всем диапазоне интеграции от N = 1 до N _max, независимо от методов и принципов компоновки элементов в схеме.

В основу разработки этого критерия положен принцип, согласно которому увеличение числа входных и числа выходных внешних контактов в устройстве при увеличении его функционального объема (степени интеграции) происходит не пропорционально между собой, а имеет место замедление одного по отношению к другому (“принцип непропорциональности”).

С ростом степени интеграции устройства “темпы” увеличения числа его входных внешних контактов снижаются по сравнению с “темпами” увеличения числа его выходных внешних контактов. В конечном итоге, при достижении функциональной законченности (функциональной завершенности) устройства, а значит и достижения его максимальной степени интеграции, т.е. N _max, это приводит к примерному равенству абсолютных значений числа входных и числа выходных внешних контактов в этом устройстве. Это положение может характеризовать отношение между числом входных и выходных внешних контактов как стремящееся к 1 или примерно равное 1.

Если считать, что максимальная степень интеграции устройства соответствует его функциональной законченности и, следовательно, завершенности процессов преобразования и обработки, после которых следует процесс обмена информацией между устройствами, то граничное условие K _min = 1 устанавливает как бы водораздел между процессом обработки информации в устройстве, где K_i > 1, и процессом обмена информацией между устройствами ЭВМ, где K_i = 1.

Используемый в рассматриваемом критерии “принцип непропорциональности” позволяет установить границы изменения параметра K_i и соответствующие им значения степени интеграции устройства на каждом уровне компоновки. Так, например, на начальном 0‑м уровне компоновки при использовании 3‑х входового ЭЛЭ минимальному значению интеграции элемента, т.е. N _min = M ₀ = 1, соответствует максимальное значение параметра K_i, равное K _max = K ₀ = 3. На последнем i ‑м уровне компоновки максимальному значению степени интеграции устройства, т.е. N _max = M_{i max}, соответствует минимальное значение параметра K_i, составляющее K_{i min} = K _min = 1. Это означает, что диапазон возможного изменения значения параметра K_i, напр., при использовании 3‑х входового ЭЛЭ, составляет от K ₀ = 3 до K_i = 1.

Примечание

Изменение степени интеграции устройства от N ₀ = 1 до N _max можно также интерпретировать изменением исходного числа входов ЭЛЭ от m_{вх 0} до 1 как результат “действия” компоновочного фактора. Изменяющееся в процессе компоновки исходное число входов ЭЛЭ целесообразно характеризовать понятием “компоновочное число входов ЭЛЭ”, обозначив его как (m_{вх 0}) _i. Учитывая, что в ЭЛЭ, принятом за “нулевой” базис, число выходов всегда равно 1, то начальное условие характеризуется равенством K ₀ = m_{вх 0}, а согласно используемому “принципу непропорциональности” для случая максимальной степени интеграции устройства имеет место равенство K_{i min} = (m_{вх 0}) _{i min} = 1. Это обстоятельство позволяет рассматривать изменение параметра K_i как адекватное по отношению к изменению “компоновочного числа входов ЭЛЭ” во всем диапазоне изменения степени интеграции устройства.

Суть данного критерия заключается в том, что изменение параметра K_i (в пределах установленных границ) можно рассматривать как пропорционально убывающее с ростом степени интеграции устройства от N ₀ = 1 до N_i = N _max, при этом зависимость выражается линейной функцией (в системе координат с логарифмическим масштабом). Графически такая зависимость (взаимосвязь) показана на рис. 4.1, аналитический вид которой характеризуется соотношением:

или . (4.1) (4.2)

Здесь необходимо отметить следующее. Как видно из соотношений (4.1 и 4.2), описывающих рассматриваемый критерий, важное значение при практическом его использовании имеет информация по оценке значения максимального функционального объема проектируемого устройства. Он изначально должен быть известен (или задан), поскольку для разных типов устройств эти значения могут существенно отличаться друг от друга. С использованием БИС и СБИС значение N _max в устройствах ЭВМ может составлять 50…100 тысяч и более ЭЛЭ. Поэтому более достоверная оценка максимальной степени интеграции обрабатывающего устройства, подлежащего компоновке, позволяет точнее определять значение параметра K_i для отдельных устройств на соответствующих уровнях компоновки и точнее определять как число внешних контактов, так и значения других параметров логической схемы на каждом уровне компоновки и по всему устройству в целом.

а)

б)

Рис. 4.1. Графическое представление базового критерия компоновки элементов в логической схеме устройства:
а) в общем виде;
б) с переходом на другой уровень компоновки (i = 1…3)

Поиск по сайту: